用于气体或液体的过滤、分离、纯化或用于催化转换过程的组件制造技术

本发明专利技术涉及一种可用于气体或液体的过滤、分离、纯化或是用于催化转换的组件，它包括： －一个大体上呈圆柱形的外壳（１３）， －至少一个刚性元件（４），其至少一端（５）是大体上呈圆柱形的且其轴线平行于外壳（１３）的轴线， －至少一个呈可弹性变形的环箍（６）形的金属部件，它首先被固定在外壳（１３）上，然后再连接到所述元件（４）的所述端部（５）上，其特征在于所述环箍（６）与所述元件（４）的所述端部（５）间的连接是利用箍装适配方式实现的。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可用于气体或液体的过滤、分离、纯化或用于催化转换的组件，它包括有在一外壳中的至少一个用于纯化的刚性处理元件，或是具有一个用于过滤、分离或是催化转换的膜片。这种组件可适用于对液体的过滤、分离或纯化，且特别适用于对诸如在半导体制造过程中所使用的气体的过滤或纯化。这种类型的组件包含有-一个通常为圆柱形的金属外套或称外壳，它可只含有一个部件，亦可含有可通过熔融金属固接而组装在一起的若干个部件;-一个或多个刚性处理元件，它可呈如美国专利US-4069157中所描述的管形或多通道型，亦可呈如美国专利US-4781831中所描述的蜂窝型。在用于过滤或纯化气体，特别是那种在半导体制造过程中所使用的气体的应用场合，该总装的组件必须能够承受-在使用中(例如在热循环和除气过程中)所出现的热应力，-在耐压过程中，比如说在处理处在几百巴压力下的气体时所出现的机械应力，-由所处理的流体所产生的腐蚀，该流体可能是，比如说HCL、氯、溴或其它在制备集成电路时，特别是在其蚀刻过程中所使用的腐蚀性气体。此外，为满足电子工业对超净生产线的要求，该组件决不应从中会掉下有污染的颗粒。这种组件应能在从室温至几百摄氏度的温度范围内正常工作，且无论是在用于处理流体时还是清理或更新一个或多个处理元件时都应能保持其性能。由于温度变化的影响，在元件和外壳间会出现膨胀差，且当处理元件的长度为米数量级时，该数值可达几个毫米。因此，元件与外壳间的连接必须具有足够的挠性，以便能以适当方式产生变形以补偿这一膨胀差。在某些公知的装置中，元件与外壳间的连接是利用诸如聚四氟乙烯(PTFE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、有机硅树脂等等的聚合物或合成橡胶的垫圈来实现的。在这种情况下，垫圈的弹性被用于补偿元件与外壳间在膨胀过程中出现的差。由于聚合物或合成橡胶会产生物理-化学的和机械的老化这一明显原因，这种解决方案并不适用于高温。而且，这些材料还会随时间产生老化和塑性变形。其一个或多个元件与外壳间的连接是通过位于元件端部的一个或多个金属零件或是环箍来实现的这样一些组件，也是公知的。这些部件中的每一个均可利用铜焊或利用玻璃(或珐琅)牢固地固接到金属外套和一个处理元件的端部上。这种解决方案亦存在有许多问题。首先，铜焊通常不能对诸如HCL、氯、溴等等气体产生良好的抗腐蚀性，而这些气体在蚀刻集成电路的过程中是确实存在的。其次，具有良好抗腐蚀性能的种种玻璃，通常在其组成中不含有可在低温下熔融的成份。即这些玻璃仅在高温下熔融。若利用这些玻璃对组件进行总装，则要求该组件总装时的温度上升为某一较高温度。由于存在着会损坏处理元件(过滤层、催化剂等等)或制环箍用的金属的危险，因而这并不总是可行的。而且，为了在玻璃与外壳或环箍的金属之间实现良好的结合，通常需要首先氧化金属表面，而这是与，比如说，在半导体制造的应用场合所采用的超净生产线不能相容的。因为它需要用巨大的加热装置和复杂的方法，因而这种玻璃处理方案的费用也相当高。本专利技术的目的是提供一种可用于高温而没有腐蚀危险的、且还具有能抵抗由作用在其上的热、机械或化学作用所产生的应力的性能的过滤器组件。本专利技术提供了一种可用于气体或液体的过滤、分离、纯化或催化转换的过滤器组件，它包括-一个大体上为圆柱形的金属外套或外壳，-至少一个刚性处理元件，它是用由陶瓷、石墨、烧结玻璃和烧结金属中所选择出的致密性的或多孔性的材料制造的，且其至少一端是大体上呈圆柱形的，其轴线平行于外套的轴线，-至少一个呈可弹性变形的环箍形金属部件，其首先被固定到外壳上，然后再被连接到所述元件的所述端部上。该组件的特征在于，在所述环箍与所述元件的所述端部之间的连接是利用热的或机械的箍装方式实现的，所述环箍被箍装到所述端部上，或是相反(即逆向箍装)。该箍装方式是将一个其内径小于所要被箍装的零部件的外径的环箍套装到该零部件上的方式，其差值称为收缩容许量。这种利用箍装或热套冷缩适配的连接方式所具有的优点是，它不需用任何有机的或无机的粘接介质。若举例来说，热箍适配方式是将一个元件套到已加热了的环箍中。若举例来说，机械箍装适配方式或称强制适配方式是借助于压力将冷态的元件强制压入环箍中。通过热箍装方式将元件装在环箍中的优点是，只要组件的使用温度维持在低于金属的应力松弛温度(即低于该温度时金属可维持其弹性)且低于金属和元件端部的热膨胀会消除其收缩容许量的温度(如果有这样一个温度的话)，就能保证其夹紧作用的存在。环箍在元件的基本上为圆柱形表面上有一个径向夹紧力。这一夹紧力相当大，以致于在环箍与元件间不可能有相对运动。该力的大小还与圆柱形区域的宽度有关。该径向夹紧力能够通过改变环箍与处理元件间的接触区域的宽度来加以调节;在不改变环箍的纵向挠性的情况下，接触区域越宽，夹紧作用就越大。在环箍与元件间的这种连接不会产生环箍与元件间的相对运动。实际上，任何摩擦移动都会产生颗粒。本专利技术的一个目的就是要使该种组件能够用于处理极纯的流体，而不会引入杂质，特别是在流体流经颗粒产生区域时也是如此。在一个变形方案中，所述元件和所述环箍间的连接是通过机械箍装适配方式或是Morse锥角型的强制适配方式实现的。这是将其端部形状具有轻微锥度，如像Morse锥角(锥度值≤5%)的活性元件连接到具有相同形状的环箍上。所述的环箍最好是可弹性变形的，以便其能在平行于组件纵向轴线的方向上轻微变形，就象一个波纹管那样。在处理元件是由具有机械脆性的材料(如陶瓷、玻璃、石墨等)构成的情况下，若装配这种波纹管状的环箍，可借助于环箍的弹性来保护该元件免于受到外壳受到冲撞时所可能带来的损坏。所述环箍可由从下述材料中选择出的一种材料创造，其中包括不锈钢、PECHINEY公司的TA6v型钛合金，IMPHY公司的N42或Dilver(P0或P1)型富镍合金、或是WESTINGHOUSE公司的Kovar，或是登记商标为“HASTELLOY”的一种公知的合金等等。之所以选择这些合金，是因为它们具有良好的膨胀系数、高应力松弛温度以及耐腐蚀性能。在第一实施例中，所述环箍是通过焊接被固定到所述外壳上的，且是将所述环箍的外缘装入到在所述外壳壁上机加工出的部分中，并对所述外壳的壁以及所述环箍的外缘进行局部熔化，而在所述外壳的内表面不会产生金属熔融过的区域。最好通过TIG(钨在惰性气体中)焊接对环箍与外壳的一个或几个部件进行组装。钨电极与所要焊接的元件组装体，可通过围绕着所要组装的外壳的轴线的旋转运动而彼此相对运动，这就能相对于壁厚(5毫米至7毫米)对熔融区域的深度(4毫米数量级)进行控制，并得到一个较宽的焊接接缝(大约为0.5毫米)。在第二实施例中，所述环箍亦是通过焊接被固定到所述外壳上的，且是将所述环箍的外缘装入到在所述外壳壁上机加工出的部分中，但它仅对所述外壳的壁进行局部熔化，并不熔融所述环箍的外缘。它是利用被熔融区域的收缩作用而夹紧所述外缘的，故在所述外壳的内表面中亦不会产生金属熔融过的区域。利用焊接区域的收缩夹紧作用，可以确保外壳与环箍之间的连接，该连接在机械性能上是非常结实的，并且是绝对不会被渗透的。这种方法所具有的优点包括，在组装组件时，假如有两个环箍，进行两次焊接就足够了;假如只有一个环箍，可仅焊接一次。根据本专利技术构造的组件的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气体或液体的过滤、分离、纯化或用于催化转换的组件，包括：－个大体上为圆柱形的金属外套（１３）或称外壳，－至少一个刚性处理元件（４），它是用由陶瓷、石墨、烧结玻璃和烧结金属中选择出的致密性的或多孔性的材料制造的，且其至少一端（ ５）是大体上呈圆柱形的，其轴线平行于外套（１３）的轴线，－至少一个呈可弹性变形的环箍（６）形的金属部件，它首先被固定到外壳（１３）上，然后再被连接到所述元件（４）的所述端部（５）上，该组件的特征在于，在所述环箍（６）与所述元件（４） 的所述端部（５）之间的连接是利用热的或机械的箍装方式实现的，所述环箍（６）被箍装适配到或逆向箍装适配到所述端部（５）上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔格塞拉，艾杜亚德图加斯，雅克斯吉洛特，
申请(专利权)人：陶瓷技术公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]